化学机械研磨装置的制作方法

本技术涉及半导体行业集成电路制造，尤其涉及一种化学机械研磨装置。

背景技术：

1、随着芯片制备工艺的不断迭代升级，对于化学机械研磨亦称为化学机械抛光(chemical mechanical polishing，cmp)的要求也越来越高，化学机械研磨的原理是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术，是机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术。cmp有些关键的cmp工艺节点需要使用多种研磨液搭配使用。如果相邻研磨盘使用正负电位相反的两种研磨液，前置位研磨盘研磨结束时，晶圆表面会粘附大量研磨颗粒以及副产物，研磨颗粒以及副产物随晶圆进入下一个研磨盘，两种携带不同正负电位的研磨颗粒会吸附到一起，从而增大了后置位研磨盘产生刮伤的概率。因此在搭配cmp研磨工艺的时候，一般会避免将相互反应的两款研磨液作为相邻工艺设计，但这大大限制了cmp工艺设计的多样性。

2、目前在研磨工艺之间清洗晶圆表面研磨颗粒以及副产物的手段有：(1)在主要研磨步骤之后，先用清水冲洗研磨垫，然后用小压力研磨晶圆，利用研磨垫的摩擦力蹭掉晶圆表面粘附的研磨颗粒以及副产物；但是目前主流工艺的前置位研磨盘多采用硬度较高的研磨垫，而较硬的研磨垫的清洗效果较差，且容易产生额外的刮伤；(2)前置位的研磨工艺中采用小压力研磨，减少研磨颗粒以及副产物在晶圆表面的粘附力度，降低清洗难度，但小的研磨压力势必会造成生产效率的降低；(3)晶圆在离开前置位研磨垫后，会被研磨头吸起移动到承载台位置，此时可以用高压水或者化学药剂冲洗晶圆，但该方法也仅限清洗掉一些粘附力弱的研磨颗粒以及副产物。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种化学机械研磨装置，通过在两个研磨单元之间增加研磨间清洁单元以对晶圆进行清洁，使得能洗掉晶圆表面在前置研磨单元研磨所产生的颗粒，而且能大大降低前后两个研磨单元研磨液接触的几率，从而起到降低化学机械研磨工艺中对晶圆刮伤的目的。

2、为实现上述目的，本实用新型的所述化学机械研磨装置包括研磨模块、清洁模块和晶圆传送模块，所述晶圆传送模块设置于研磨模块和清洁模块之间；所述研磨模块包括第一前置研磨单元和第一后置研磨单元，所述清洁模块包括研磨间清洁单元，所述研磨模块和所述研磨间清洁单元之间通过所述晶圆传送模块传送晶圆；所述第一前置研磨单元用于对晶圆进行第一次研磨；所述研磨间清洁单元用于对经所述第一前置研磨单元研磨后的晶圆进行研磨间的清洁；所述第一后置研磨单元用于对清洁后的晶圆进行第二次研磨。

3、优选的，所述晶圆传送模块包括水平传送单元，所述研磨模块和所述研磨间清洁单元之间通过所述水平传送单元传送晶圆，所述研磨间清洁单元朝向所述晶圆传送模块的侧壁开设有供晶圆进出所述研磨间清洁单元的研磨间晶圆传送窗，且所述研磨间晶圆传送窗与所述水平传送单元平齐设置。其有益效果在于：方便将所述水平传送单元和所述研磨间清洁单元之间的晶圆从所述研磨间晶圆传送窗运进或运出，缩短了晶圆传输路径，研磨间晶圆传送窗的开设对原装置改动少，降低了成本投入。

4、优选的，所述化学机械研磨装置还包括清洁机械臂，所述清洁机械臂设置于所述清洁模块，所述清洁机械臂包括伸缩臂，所述伸缩臂用于将晶圆从所述研磨间晶圆传送窗运进或运出。其有益效果在于：使得通过所述伸缩臂即可实现长距离抓取晶圆，极大方便了晶圆在水平传送单元和研磨间清洁单元之间的传输要求。

5、优选的，所述研磨间清洁单元包括第一前置研磨间清洁单元和第一后置研磨间清洁单元，所述第一前置研磨间清洁单元和所述第一后置研磨间清洁单元之间的通道设置所述清洁机械臂，且所述通道朝向所述水平传送单元的侧壁开设所述研磨间晶圆传送窗。其有益效果在于：设置两个研磨间清洁单元以便于对晶圆进行不同化学药剂的清洗，从而实现更好的清洁作用，所述清洁机械臂设置在两个研磨间清洁单元之间，方便在两个研磨间清洁单元之间传输晶圆，使得研磨间清洁单元的结构更为紧凑，节省了装置的内部空间，也能缩短晶圆传输的距离，节省了晶圆传输所耗费的时间，也减小了晶圆传输过程中误碰到其他部件的风险。

6、优选的，所述研磨模块和所述研磨间清洁单元均设有至少2组，且所述研磨间清洁单元与所述研磨模块一一对应设置，以使所述研磨模块通过对应设置的所述研磨间清洁单元对晶圆进行研磨间的清洁。其有益效果在于：针对多个研磨模块均单独设置研磨间清洁单元，避免了多个研磨模块共用一个研磨间清洁单元所造成的低清洁效率问题，有利于节省化学机械研磨工艺时间，提高产能。

7、优选的，所述清洁模块还包括研磨后清洁单元，所述第一后置研磨单元与所述研磨后清洁单元之间通过所述晶圆传送模块传送晶圆，所述研磨后清洁单元用于对至少2组所述研磨模块研磨后的晶圆进行清洁和干燥。其有益效果在于：使得所述至少2组研磨模块共用一组研磨后清洁单元以对研磨后的晶圆进行清洁和干燥，减少了研磨后清洁单元的数量，节省了装置的内部空间。

8、优选的，所述研磨后清洁单元与所述研磨间清洁单元层叠设置，且所述通道贯穿所述研磨后清洁单元与所述研磨间清洁单元，所述清洁机械臂还包括升降组件，所述伸缩臂滑动设置于所述升降组件。其有益效果在于：研磨后清洁单元与研磨间清洁单元层叠设置，使得清洁模块结构紧凑，有利于减小化学机械研磨装置占用的体积，所述通道贯穿所述研磨后清洁单元与所述研磨间清洁单元，以及升降组件的设置使得研磨后清洁单元与研磨间清洁单元能共用清洁机械臂传送晶圆，减少了清洁机械臂的数量，节省了装置的内部空间。

9、优选的，所述晶圆传送模块还包括垂直传送单元和晶圆承载单元，所述垂直传送单元用于将所述水平传送单元上的晶圆翻转后放置于所述晶圆承载单元，所述清洁模块朝向所述晶圆传送模块的侧壁开设有供晶圆进出所述研磨后清洁单元的研磨后晶圆传送窗，且所述研磨后晶圆传送窗与所述晶圆承载单元相对设置。其有益效果在于：方便将所述晶圆承载单元和所述研磨后清洁单元之间的晶圆从所述研磨后晶圆传送窗运进或运出，而且缩短了晶圆传输路径。

10、优选的，所述研磨后清洁单元包括依次设置的第二研磨后清洁单元、第一研磨后清洁单元、第三研磨后清洁单元和干燥单元，且所述第一研磨后清洁单元和所述第三研磨后清洁单元之间的通道设置有第二清洁机械臂。

11、优选的，所述化学机械研磨装置还包括晶圆载入载出模块和载入载出机械臂，所述晶圆载入载出模块设置于所述研磨模块、清洁模块和晶圆传送模块所在工艺腔室的一侧，且所述晶圆载入载出模块与所述研磨模块之间、所述晶圆载入载出模块与所述研磨后清洁单元之间均通过所述载入载出机械臂传输晶圆。

12、本实用新型的所述化学机械研磨装置的有益效果在于：在第一前置研磨单元和第一后置研磨单元两个研磨单元之间增加研磨间清洁单元以对晶圆进行研磨间的清洁，即在两道研磨工艺之间增加清洗工艺，以洗掉晶圆表面在第一前置研磨单元研磨所产生的颗粒，而且能大大降低前后两个研磨单元研磨液接触的几率，避免一些负面的物理化学反应，从而起到降低化学机械研磨工艺中对晶圆刮伤的目的，尤其适合多种不同类型研磨液混用的工艺节点。